奇点网|左手拿诺奖，右手抗新冠，羊驼抗体到底是什么？

差不多两周前，《科学》杂志发了一篇论文，报告了一种新的新冠抗体——纳米抗体。当然了，现在在做的新冠疫苗不止三百种，就连三期临床数据都有做出来的了，这个新抗体可以说是来得有点晚。不过看看实验数据，还是挺令人激动的，纳米抗体不仅亲和力超强，还特别方便，可以通过气雾剂起效，还能在室温下放置6周不失活。
更惊奇的是，这种抗体别说是人类抗体了，甚至都不是小鼠的，而是来自一种毛茸茸的大可爱——美洲驼（Llama）。

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这是美洲驼，草泥马是羊驼（Alpaca）
今天就来聊聊纳米抗体吧。
骆驼、草泥马，还有鲨鱼？
既然名字叫做纳米抗体，可想而知，它的个头是特别的小。
大约在上个世纪八十年代，布鲁塞尔自由大学（VUB）的一群学生们开始了针对单峰骆驼血清的寄生虫研究。当他们完成血液分析之后，找到了一些神秘的小个头蛋白。在后续对双峰骆驼和美洲驼的研究中，也找到了类似的蛋白。后来的研究告诉我们，鲨鱼体内也有类似的蛋白。
这些发现于1993年登上了《自然》杂志，研究者们确定，这些小蛋白是一种特殊的抗体。
普通的抗体由四条蛋白质链组成，我们将比较大的两条叫做重链，小的两条叫做轻链。两条重链形成典型的抗体的Y形，轻链则紧贴在重链的上半部分。而从骆驼体内发现的迷你抗体只有两条重链没有轻链。
普通抗体的大小一般在150千道尔顿（kDa）左右，迷你抗体是它的一多半，大约90kDa 。后来科学家们还手动将它进一步“浓缩” ，只取识别靶标最关键的可变区，也就是所谓的纳米抗体（Nano-antibody），这下大小就只有15kDa左右，算得上是非常袖珍了。

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普通抗体、迷你抗体和纳米抗体
为什么这些动物体内会有这种迷你抗体呢？
其实人类和小鼠体内也有可能产生只有重链的抗体，但一般来说，我们会认为这是产生抗体的B细胞出bug了。骆驼和鲨鱼体内的迷你抗体可不是不着调的半成品，尽管缺乏辅助抗原识别和捕获的轻链，迷你抗体仍旧能够以高度特异性捕捉目标，是这些动物免疫系统不可缺少的一部分。
科学家们推测，由于体积更小，迷你抗体应该能够与更精细的构象结合，抵抗更广泛的病原体。鉴于迷你抗体在多种动物中出现，合理推测，它应当具有一定特殊的生理功能，不过遗憾的是，无论骆驼还是鲨鱼，我们对它们的生理疾病了解实在是不足，对于迷你抗体的来龙去脉，科学家也是一问三不知。
不过这也并不耽误我们使用它。
浓缩的都是精华
在多数的科研应用中，研究者们都会把迷你抗体进一步“修剪”成纳米抗体，它有几个非常棒的属性。
第一，纳米抗体很小，体积小的蛋白更容易通过生物工程菌生产，也更容易提取纯化。实际上，在大肠杆菌中生产普通抗体是非常非常难的，所以一般都是使用更加昂贵的哺乳动物细胞来培养。
第二，很有趣的是，纳米抗体能够在细胞内部保持生理功能，而普通抗体通常会在细胞质中被分解掉。这给了科学家们许多灵感，比如利用纳米抗体特定消除细胞内的某种蛋白。
在研究某种蛋白功能的时候，传统的手段可以通过敲除基因的方式来阻止蛋白表达。现在我们可以用转入特定纳米抗体基因的方式，让细胞在我们需要的时候主动表达纳米抗体，特异性消除蛋白，不仅消除效果又快又好，还能够在我们需要的时候随时恢复蛋白表达，就非常的方便。
第三，纳米抗体很稳定。曾经有研究者做过实验，竟然有两种纳米抗体在加热至90℃之后还能保持正常的中和活性，简直是太坚强了。这也就不难理解，为什么不稳定的mRNA疫苗需要超低温冷链运输，普通的抗体至少也得在冰箱保存，而开头提到的新冠纳米抗体竟然在室温下也能稳定保存。

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